CN102407977A - 一种料筒活塞 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于从料筒体(10)压出复合物(35)的料筒活塞，所述活塞设有指向前方的、弹性的密封唇(22)，所述密封唇(22)设置顶住料筒壁。当引入活塞(11)时为便于空气排出，在密封唇(22)上设有空气通道(29)。在侧壁(17)的壁部中，活塞(11)具有非圆形的形状使得，在某些区域(43)，料筒壁上的活塞的邻接不比其它区域更靠近。以这种方式，便利了空气外流到外面。进一步，达到了活塞(11)以其插入状态设置在对料筒壁的封闭邻接中，从而排出进入料筒的空气入口。

Description

一种料筒活塞
技术领域
本发明涉及一种包含环绕侧壁并通过活塞端面在其前端封闭的料筒活塞，所述侧壁设有至少一个弹性密封唇。此外，本发明还涉及一种料筒活塞和料筒的组合。
背景技术
用于通过压出分配的复合物的料筒，例如用于封闭或者填充目的的复合物，构成管状料筒体，其内填充有复合物。所述料筒体在其前端被封闭，且向料筒体内填充复合物的过程将通过其开放的后端进行。然后，同样从后端，所述活塞将被引入料筒体内用于封闭后者的封口。
发明内容
形成权利要求1基础的料筒活塞类型在EP 1 845 033 A1 (Fischbach)中有描述。该活塞设有两个弹性密封唇以适于沿料筒体壁扫动，使得含可分配的复合物的空间对环境封闭。前密封唇设有一凹槽，其用于当活塞引入时将空气释放出来，即在活塞插入料筒过程中。在后密封唇上，形成不连续结构，从而防止后唇在料筒的内表面上全面的邻接(abutment)。所述不连续结构允许空气从后密封唇排出。
活塞的应用过程在较高速度的机器中进行。因此，在活塞端面前的空间将产生临时增加的压力，而此压力必须通过使其移动出密封唇、沿活塞侧壁移动并最后进入周围的空气中被释放。此处的问题在于，因为所述不连续结构仅留下开口小的截面积是打开的，此气道提供高流动阻力。这会带来不利影响，在活塞侧壁上气道的进一步过程中，将没有足够的压力排出气体。在活塞侧壁，形成升高的环绕环(raised surrounding ring)，所述环绕环与料筒内壁邻接并不可被弱气流穿过。因此，活塞区域内的一部分空气将保持被困于活塞外侧上的料筒内或者也可以在活塞端面前面。在上述不连续结构不太凸出的情况下，将活塞倾斜地插入料筒内并使空气流过密封唇也是有可能的。但是，同样在此情况下，活塞侧壁在料筒内壁的邻接将会引起空气排出流量减少。在活塞前由此产生的残余空气的影响下，料筒内可分配的复合物将趋于硬化并因此变坏。进一步，在将复合物质压出料筒的过程中，活塞端面前的气泡将导致压出的填充材料带不需要的中断。
本发明的一个目的是提供一种最初提到的类型的料筒活塞，此类型的料筒活塞在引入活塞过程中可以改善空气的释放。
本发明的料筒活塞由权利要求1限定。根据本发明，侧壁可包括，例如在其后端，非圆形壁部，其相对于纵向中轴线限定的半径(radiant)包括圆周方向的变化。
所述半径为垂直于纵向中轴线延伸的平面内的线，该线从纵向中轴线开始并结束于活塞壁部。半径的量为该线的长度。比起半径大的部分，在活塞引入过程中被置换的空气将更容易扫过半径小的圆周的那些部分。提供减少的气动阻力的纵向气道由此产生。所述侧壁壁部的非圆形形状具有如下影响，在圆周的某些区域，活塞的外表面大于料筒体的内表面，而在其他区域则小于料筒体的内表面。平均起来，活塞的外直径大于料筒体的内直径。由此得到，在应用过程结束时达到的定态中，在某种意义上材料的位移将导致沿活塞圆周的平衡，所述意义指在过渡期后，活塞整个圆周将在料筒壁上偏向邻接。在此状态下，活塞圆周和料筒的内圆周彼此紧贴。通过这种方式，保证了储存期内没有空气进入料筒。
优选地，提供了所述非圆形壁部至少部分由环绕边(surrounding edge)构成。
优选地，非圆形边在圆周方向上所有位置具有相同的壁厚。这也避免形成可能允许空气进入料筒内部的纵向槽。
本发明使得在弹性密封唇上提供小的空气通道成为可能。这些小的空气通道便于空气的流通但将大幅截留住可分配的复合物，使得复合物不能穿过密封唇。狭窄的空气通道具有使气流减速的不利副作用并因此阻碍从料筒穿过后活塞壁的足够快的空气外流，所述后活塞壁与料筒内壁弹性邻接设置。由于活塞壁的非圆形形状，在活塞内壁与料筒壁之间的空隙形成的短时间内，此负面影响被暂时消除。本发明的核心优势在于活塞也可高速应用而不会导致可分配的复合物可能穿过活塞脱出到外面的风险，也没有在活塞前的空间里发生吸入空气的风险。
根据本发明的一个优选的实施方案，与密封唇相比较硬并包含至少一个切口(cutout)的防护边设在密封唇前面的活塞上。所述防护边作为一种掩护用于脆弱的密封唇的机械保护。它设在离密封唇一段轴向距离处。在提供多个切口的情况下，这些切口形成大的通道区域，在引入活塞过程中用来引导排出的空气通过防护边。总的来说，密封唇上的空气通道具有比所述切口大的流动阻力。因此，造成了影响，可分配的复合物将被允许通过防护边的切口而不是通过较小的空气通道。复合物沿活塞的运动将因此在密封唇上停止。
根据另一个优选的实施方案，防护边的至少某些切口相对于密封唇中的空气通道圆周偏移使得，在这些地方，防护边也具有保护密封唇空气通道的功能。复合物将首先流过防护边的切口，然后围绕防护边流动并最终将流至密封唇的空气通道。假设当大部分被困的空气还没有从活塞前的区域排出时，复合物已更早地流至密封唇的空气通道，复合物将过早地封闭密封唇的空气通道，而剩余的空气将留在活塞端面前面。也可提供，至少一个切口相对于空气通道偏向设置。
密封唇口的空气通道可为密封唇中的孔或通过密封唇自由端的凹槽形成或通过密封唇自由端的圆周不规则构造形成。根据本发明一个优选的实施方案，所述通道作为密封唇末端另一圆折边(beaded edge)的非珠状区域(non-beaded region)提供。当圆折边在料筒壁上封闭邻接时，空气可从所述非珠状区域通过。
侧壁的非圆形壁部可具有多边形形状。多边形在本发明的背景技术里定义为具有多个(两个或更多)角，这些角为圆角。原则上，只有一个角是圆角的多边形也是可能的。
侧壁可包括向外面升高的环绕环。这些环阻止侧壁在已插入料筒活塞的料筒体内壁上的大表面邻接。所述升高的环绕环以弹性唇构成。这些弹性唇将以尤其有利的方式顶住料筒的圆形形状。
根据一个特别优选的实施方案，提供了所述升高的环绕环在所述非圆形壁部形成。特别是如果，根据本发明此实施方案的料筒活塞中，该环绕环作为弹性唇形成，料筒活塞将以尤其有利的方式适应料筒的圆形形状，同时，将防止侧壁在料筒体内壁上的大表面邻接。
在本发明的这个实施方案中，可提供，料筒活塞至少部分地由聚酰胺或聚烯烃制成，优选聚乙烯或聚丙烯。因此，本发明提供了，管状活塞体、活塞端面、侧壁和/或弹性密封唇均由所述材料之一制成。特别地，柔软聚乙烯的使用是有优势的，因为这种材料比料筒中常用的原材料更有弹性。为此，料筒活塞将以有利的方式顶住料筒表面并提供良好的封闭效果。所以，料筒活塞可以全部或部分地由所述材料构成。
本发明还涉及一种包含非圆形壁部的料筒活塞，和具有圆形内截面的料筒的组合。根据本发明，还可提供，活塞非圆形壁部的外圆周半径在某些位置大于而在其它位置小于料筒的内圆周半径。因此，实现了，在仅需短时间的应用活塞过程中，活塞将不会对料筒壁封闭，因此允许空气通过活塞排出。之后，在料筒的限制作用下，料筒活塞将产生变形以填充料筒的内圆周，具有封闭和适应效果。
本发明还涉及一种包含管状活塞体的料筒活塞，所述活塞体具有环绕的侧壁并在其前端由活塞端面封闭，其中侧面附带至少一个弹性密封唇，所述密封唇优选地在其中设有空气通道。在所述活塞至少一个密封唇前面，设有相对于密封唇较硬、并在轴向方向至少部分覆盖密封唇的防护边，所述防护边设有切口，切口的一部分，例如至少一个切口，设置在相对于密封唇空气通道圆周偏移处。
在以上设置中，可提供，所述切口整体上相对于所述空气通道整体具有较小的流动阻力。因此，实现了，在活塞应用过程中，即，当将活塞插入充满可塑性成形复合物的料筒中时，方便了空气的排出。空气将首先通过切口排出，同时，部分可塑性变形复合物也可能进入到防护边后面。密封唇上或密封唇内的空气通道整体流体阻力较大使得这些空气通道仅可被逃逸的空气通过而不可被任何复合物通过。切口将仅使复合物减速，而空气通道——由于较高的流动阻力——将阻止复合物推进到活塞外面的区域。
根据本发明，防护边的最大直径小于或等于密封唇的最大直径。
本发明还涉及一种本发明的料筒活塞和可插入料筒活塞的料筒的组合。
本发明充分和有利的公开，包括其最佳模式，使本领域普通技术之一能执行本发明，在以下描述，包括附图的参考中更具体地阐明。
附图说明
图1为内部设有料筒活塞的料筒的纵向剖面图；
图2为从前面斜视的活塞的透视图；
图3为从后面斜视的活塞的透视图；
图4为活塞的后视图；
图5为图4沿V-V线所得的剖面图；
图6为在引入过程中料筒内的料筒活塞的纵向剖面图；
图7为在活塞三角多边结构情况下料筒体内表面和活塞外表面之间比例的示意图；
图8为在活塞两角多边结构情况下与图7类似的图；及
图9为在活塞圆周单角结构情况下与图7类似的图。
具体实施方式
图1显示了整个料筒，包括一体式料筒体10和同样一体式的活塞11。所述料筒体10包括圆柱形壳体12，所述圆柱形壳体12在一端由设有可拆卸排放喷口14的端壁13封闭。所述活塞11插入料筒体10的开口端。首先，必须在料筒体10内填充可分配的复合物(未显示)并，然后，将活塞11引入料筒体的后端中。
活塞11包括设在前面的活塞端面16，和环绕的侧壁17。所述活塞端面16构成活塞的前端壁。所述侧壁17设有，在其外侧，凸起的环绕环19，所述环绕环19在本实施例中具有轻微锯齿般的形状。例如，所述凸起的环绕环19也可作为弹性唇形成。所述环有效阻止侧壁17在料筒体10内壁上大表面的邻接。
活塞11的内部是空心的。从活塞端面16后侧开始，肋条20在向后的方向中延伸。所述肋条20的后端充当压出工具盘(plate)按压接触的接触面，在压出过程中，所述压出工具盘将活塞推进到料筒体内。
如图5和6所示，侧壁17包括与活塞端面16连接的前部17a和后部17b。前部17a的外直径小于后部17b的外直径。从前部17a投射过去为圆周网(circumferential web)18和后密封唇23，所述圆周网18带有指向前方的前密封唇22。所述前密封唇22从圆周网18向前延伸，而所述后密封唇23从圆周网向后延伸。前密封唇22的功能在于在引入过程结束时和在压出过程中封闭料筒和料筒体之间的圆周间隙。后密封唇23可充当对加压空气的封闭屏障，在气动压出工具情况下，所述加压空气用于推进活塞。所述后部17b用于在料筒壁上的邻接。为此，设有所述环19。密封唇22和23的壁厚比活塞其它壁部的壁厚小得多，从而赋予密封唇弹性或有弹力。
在活塞端面16和侧壁17之间的过渡区域，设有环形防护边24，所述防护边24从侧壁17前端倾斜地向外延伸到前面。所述防护边24较厚且较硬。防护边用于保护密封唇22、23，当以投影观察时，所述密封唇22、23被防护边部分覆盖。防护边具有在其中形成的较宽且较大的切口25，允许空气和填充材料通过防护边。
密封唇22的外端设有伸向外面的环绕珠边28。在圆周的某些部分，所述珠边28被中断或缺失。这些部分构成了空气通道29。防护边24的切口25相对于所述密封唇22的空气通道29圆周偏移。
侧壁17的后部17b沿其圆周具有恒定的厚度。同样在纵向方向，后部17b具有大体恒定的厚度，除了环绕环19。在后部17b的后端，设有环绕边30。如图5中所示，侧壁17的一个壁部并不以活塞的纵向中心轴31旋转对称成形。相反，壁部相对纵向中心轴在圆周上具有变化的半径使得壁部具有非圆形的形状。所述非圆环的形状并不延伸至圆形的前部17a。在所示的实施方案中，所述非圆形部通过后部17b的一部分和所述环绕边30构成。
在图4中，可以看到，在活塞的后端，非圆形边30为具有圆角32的多边形。在该情况中，所述边具有三角形轮廓。所述边的半径在圆角处最大，而在两个圆角之间较小。
图6显示了活塞11插入料筒体10中，所述料筒体10的内壁12a是圆柱形的，即，具有恒定的直径。在料筒内装有可分配的复合物35，其后端面形成被环形槽37环绕的中央圆顶36。首先，活塞11将压向——通过活塞端面16——所述圆顶36。复合物接着将被侧向分布到外面。复合物将被压过防护边24的切口25并且，在替换空气的同时，将填充侧壁17的前部17a与密封唇22之间的空心区域。排出的空气将流过空气通道29并接着，进一步，沿侧壁流到外面。空气通道29总截面小并因此不能被可流动的大多数(flowable mass)穿过。因此，空气通道也为空气提供了高的流动压力，从而防止积聚压力，通过所述压力，后部17b与料筒壁之间的间隙可被克服。
为此，壁部非圆形的形状以所述边30和各所述活塞后部17b的形式提供。当活塞不受外力或限制时，所述非圆形的形状涉及放松状态的活塞。
所述非圆形的形状如图7中所示。在此图中，料筒体10的内圆如参考数字40所指。该内圆是精确的圆形，即，它在圆周的所有位置具有相同的半径。由41指定的是活塞11的侧壁17的壁部的外轮廓。该外轮廓为非圆形。其半径R在某些地方(半径R1)大于而在其它地方(半径R2)则小于内圆40的半径。在本实施方案中，轮廓41构成了三个角42为圆角的多边形。所述角42通过较小半径距离的区域43相互连接。角42处的半径和所述区域43处的半径可选择以具有效果，所述效果指所述轮廓41的展开长度(unwound length)相对内圆40的展开长度是稍大的。由于活塞是由塑料制成并具有一定弹性，在将活塞插入料筒体过程中或之后，它将适应料筒。在活塞插入和分别推进过程中，活塞对料筒壁施加的压力在区域43将首先小于角区域处的压力。在插入料筒时，活塞呈现圆形的形状需要一些时间。一旦活塞形成圆形的形状，活塞将相对料筒壁安全封闭。在活塞的调整期间，向料筒壁的按压力(press-on force)在区域43将较小使得，在这些区域，替换的空气可更容易流出，如图6右手边所示。因此，由活塞替换的空气将首先流过防护边24的切口25，接着流过密封唇22的空气通道29，最后沿所述区域43排出到环境中。
本发明具有如下优势，沿所述区域43，外流通道将仅在活塞插入料筒的初始阶段产生。在定态，即当活塞已插入料筒时，活塞的后部17b将提供相对料筒体的可靠封闭效果，从而阻止气体侵入料筒内或气体泄漏出料筒。
图7显示了三角多边形结构，而图8显示了选择两角多边形结构的设置，其两个角42径向彼此相对设置。同样在这里，非圆形壁部的展开长度大于料筒内圆40的展开长度。图6中所示为仅有一个圆角42的结构的实施方案，在圆角42区域，外轮廓41的半径大于料筒内圆40的半径。在此实施方案中，较小半径的区域43沿大于270°的大角度范围延伸。 
优选地，对活塞和料筒，适用以下规则：
a)权利要求1的圆周壁部的最大周长大于料筒内直径的周长。这表示活塞后封闭区域必须紧靠在料筒内壁上；
b)最大半径距离区域的壁部半径小于料筒的内半径。
后活塞边的外轮廓不局限于所述实施方案。也不一定需要此外轮廓形成等边多边形，虽然这个特征确实代表了优选的实施方案。
料筒活塞可完全或部分由聚酰胺或者聚烯烃制成，例如聚乙烯或聚丙烯。特别优选作为制造材料的是聚乙烯，因为该材料可得到不同程度的硬度和弹性。因此，使用柔软聚乙烯将有利地允许活塞在料筒内表面所需的邻接，所述聚乙烯比料筒常用的原材料更有弹性。
根据附图中未显示的本发明的一个实施方案，环绕环19作为弹性唇形成并设在非圆形壁部上。弹性唇具有容易适应料筒圆形的形状的优点并因此在将料筒活塞插入料筒中短暂之后已紧贴在圆形料筒壁上。
虽然本发明参考其具体描述性的实施方案已被描述或说明，但不用于将本发明局限于那些描述性的实施方案。本领域技术人员将意识到在不背离所附权利要求限定的本发明的真实范围情况下可作出的变化和修改。因此意欲将落在所附权利要求及其等同范围内所有这样的变化和修改包含在本发明内。 

Claims (17)

1.一种料筒活塞，包括具有纵向中心轴(31)的管状活塞体，所述活塞体具有环绕侧壁(17)并由活塞端面(16)在其前端封闭，所述外壁(17)设有至少一个弹性密封唇(22)，其中所述侧壁(17)包括环绕壁部，所述壁部相对纵向中心轴(31)限定的半径在圆周方向具有变化。
2.根据权利要求1所述的料筒，其中由变化的半径得到的所述非圆形壁部至少部分由环绕边(30)构成，所述边(30)最好设于所述侧壁(17)的后端。
3.根据权利要求1所述的料筒活塞，其中所述非圆形壁部在圆周方向具有恒定的壁厚。
4.根据权利要求1所述的料筒活塞，其中所述密封唇(22)前面设有防护边(24)，所述防护边(24)与密封唇(22)相比较硬并包括至少一个切口(25)。
5.根据权利要求4所述的料筒活塞，其中提供了多个所述切口(25)，至少一部分所述空气通道(29)相对所述切口(25)圆周偏移。
6.根据权利要求1的料筒活塞，其中所述空气通道(29)作为所述密封唇(22)末端珠边(28)的非珠状区域提供。
7.根据权利要求1所述的料筒活塞，其中两个弹性密封唇(22、23)从所述侧壁(17)的圆周网(18)投射在相对方向上。
8.根据权利要求1所述的料筒活塞，其中所述侧壁(17)的非圆形壁部具有多边形的形状。
9.根据权利要求1所述的料筒活塞，其中所述侧壁(17)包括向外面升高的环绕环(19)，所述升高的环绕环(19)优选作为弹性唇形成。
10.根据权利要求9所述的料筒活塞，其中所述升高的环绕环(19)在非圆形壁部上形成。
11.一种根据前述权利要求中的任一项所述的料筒活塞和所述料筒活塞可插入其中的料筒的组合。
12.根据权利要求11所述的组合，其中所述活塞非圆形边(30)的外圆周(41)的半径(R)，相对纵向中心轴(31)限定，在某些位置大于而在其它位置小于所述料筒的内圆周(40)的半径。
13.根据权利要求11所述的组合，其中空气通道(29)在所述密封唇(22)末端和所述料筒壁之间形成。
14.一种料筒活塞，包括具有环绕侧壁(17)的管状活塞体并由活塞端面(16)在其前端封闭，所述侧壁(17)设有具有空气通道(29)的至少一个弹性密封唇(22)，及其中防护边(24)，与所述密封唇(22)相比较硬，设在所述至少一个密封唇(22)前面，所述防护边(24)至少部分覆盖所述密封唇(22)并具有切口(25)，所述切口(25)至少部分相对于所述密封唇(22)的空气通道（29）圆周偏移设置。
15.根据权利要求14所述的组合，其中所述切口(25)整体上相对于所述空气通道(29)的整体具有较小的流动阻力。
16.根据权利要求14所述的组合，其中所述防护边(24)的最大直径小于或等于所述密封唇(22)的最大直径。
17.一种根据权利要求14到16中的任一项所述的料筒活塞和可插入所述料筒活塞的料筒的组合。
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